водоналивная взрывогасящая перемычка

Формула изобретения

Водоналивная перемычка для гашения воздушных ударных волн в горных выработках, состоящая из емкостей из эластичных пленочных материалов с водой, разобщенных воздушными промежутками, отличающаяся тем, что емкости из эластичных пленочных материалов выполнены в форме рукавов, закрепленных у свода выработки и свободно свисающих по ее высоте с образованием экрана, перекрывающего поперечное сечение горной выработки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для гашения воздушных ударных волн (ВУВ) в горных выработках с целью сохранения подземных сооружений и коммуникаций от разрушения.

Известны водоналивные перемычки, состоящие из несущих элементов и размещенных на них пленочных емкостей, заполненных водой. Перемычка состоит из отдельных секций, размещенных в горной выработке по лабиринту [1, с. 266, рис. 11.2 а].

Недостатки известной перемычки: она состоит из множества (до 600 при площади поперечного сечения выработки 12 м²) емкостей, диаметр которых сопоставим с их высотой; каждую емкость необходимо вручную заполнить водой и подвесить или разместить на полках разового применения, разрушаемых ВУВ; лабиринтное размещение рядов из емкостей, необходимое для прохождения людей в горной выработке, снижает эффективность действия перемычки и увеличивает расход емкостей, усугубляя трудоемкость возведения перемычки и увеличивая расход воды, обводняющей выработку. Размещение емкостей в два вплотную примыкающих друг к другу ряда [1, рис. 11.2 а] нецелесообразно, так как эффективность гашения ВУВ определяет не компактная масса воды, а чередующиеся слои из воды и воздуха. Изложенное подтверждается эффективным гашением ВУВ газожидкостной пеной, ячеистая структура которой характеризуется весьма малой массой воды в единице объема пены, однако пена более чем на порядок по сравнению с газовой средой снижает давление ВУВ (Ждан С.А. Численное моделирование взрыва заряда ВВ в пене. - Физика горения и взрыва, 1990, т. 26, N 2. С. 103 - 110).

Целью изобретения является снижение трудоемкости сооружения водоналивной перемычки и повышение ее эффективности при одновременном уменьшении расхода воды.

Для достижения поставленной цели водоналивная перемычка, состоящая из емкостей с водой, разобщенных воздушными промежутками, отличается тем, что емкости из эластичных пленочных материалов выполнены в форме рукавов, закрепленных у свода выработки и свободно свисающих по ее высоте с образованием экрана, перекрывающего поперечное сечение горной выработки.

Схема устройства представлена на фиг. 1 - 5. На фиг. 1 схема перемычки, где 1 - вертикальные свободно свисающие рукава из пленочного материала, заполненные водой, 2 - труба или другая опора для их подвески. На фиг. 2 - перемычка в плане, на фиг. 3 - подвеска рукавов с водой на поворотных кронштейнах, на фиг. 4 - схема подвески рукавов с водой 1 на опоре 2 с удвоением рукава в связке; на фиг. 5 - размещение рукавов с водой 1 в шахматном порядке, что позволяет уменьшить удельный расход воды и рукавов без снижения эффективности действия перемычки.

Оптимальный диаметр рукавов 40 - 60 мм. При диаметре рукава 50 мм длина удвоенного рукава при подвеске по схеме на фиг. 4 и при высоте выработки 3 м - 560 см, масса воды 11 кг, что сопоставимо с массой воды в одном сосуде в известной перемычке.

При подвеске по схеме 2 в выработке шириной 4 м поместится 66 рукавов или 33 пары, в трех рядах - 99 100 пар с общей массой воды 1,1 т - при сечении выработки 12 м².

В выработке с такой же площадью поперечного сечения разместится в одном ряду 200 емкостей известной перемычки - при диаметре емкости 200 мм и высоте 250 мм, масса воды в одной емкости 8 кг. В трех рядах - 600 емкостей общей массой 4,8 т воды. Потребуется 600 ручных операций заполнения емкостей водой и 600 подвесок в выработке - против 100 заливок и подвесок рукавов. Шестикратное снижение трудоемкости.

Пример изготовления перемычки.

Для промышленного применения перемычки не требуется изготовление изделий из полимерных пленок в виде специальных сосудов, что усложнит подготовку производства и увеличит затраты. Достаточно заказать рукав из полиэтилена в виде бухты.

Полиэтиленовый рукав диаметром 50 мм нарезают из бухты на отрезки в соответствии с высотой выработки, один конец рукава герметизируют, завязывая узлом или перетягивая шпагатом, а второй конец одевают на шланг от шахтного водопровода или от насоса, качающего воду, доставленную шахтной вагонеткой. После заполнения рукава водой его конец снимают со шланга и тоже герметизируют. Заполненные водой рукава подвешивают на опоры у свода выработки, например на стальной трубе.

Легкие рукава с водой диаметром 40 - 60 мм, свободно свисающие по высоте выработки, легко раздвигаются при проходе человека (особенно - размещенные по схеме на фиг. 5), что позволит осуществить полное перекрытие всего сечения горной выработки водоналивной перемычкой без разобщения ее сплошности лабиринтами.

Рукава с водой, свободно свисающие по высоте выработки, дают возможность создавать множество параллельных слоев из воды и воздуха на пути прохождения ВУВ, что более эффективно для гашения ВУВ, чем размещение компактных масс воды в мешках или пакетах.

Многослойная перемычка из рассредоточенных в воздухе "стержней" из воды не только интенсивно ослабит ВУВ, но и локализует разлет кусков при взрывном разрушении массива.

Таким образом, изменением формы емкостей с водой и способом их размещения в пространстве выработки достигается качественно новый эффект.